Солитоны поверхностной магнитостатической волны в структуре феррит-диэлектрик-металл

• Автор: Галишников, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ГЛАВА I. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ВОЛНОВЫХ ПАКЕТОВ МСВ В ФЕРРИТОВЫХ СТРУКТУРАХ

1.1. Общие представления о магнитостатических волнах

1.2. Структура феррит-диэлектрик-металл

1.3. Методы моделирования линейных МСВ

1.4. Эволюционное уравнение для нелинейных МСВ

1.5. Основные сведения о солитонах нелинейного уравнения Шредингера

1.6. Характерные расстояния при распространении импульса

1.7. Методы решения модельного уравнения

1.8. Область применения модели

ГЛАВА Н. СОЛИТОНЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛН В СТРУКТУРЕ ФЕРРИТ-ДИЭЛЕКТРИКМЕТАЛЛ

2.1. Постановка задачи

2.2. Пороги образования солитонов
2.3. Исследование огибающей импульсов
2.3.1. Зависимость длительности импульса от входной амплитуды
2.3.2. Зависимость длительности импульса от пройденного расстояния
2.3.3. Зависимость пиковой амплитуды импульса от пройденного расстояния
2.3.4. Многосолитонные режимы
2.4. Исследование фазы солитона
2.5. Оценка длины формирования солитона
2.6. Зависимость выходной пиковой мощности от входной
2.7. Сравнение результатов расчета с экспериментом
2.8. Выводы

и ,
Глава III. ОСОБЕННОСТИ ВОЗБУЖДЕНИЯ МСВ ПРЯМОУГОЛЬНЫМ ИМПУЛЬСОМ СВЧ
3.1. “Компрессия” прямоугольных импульсов в линейной диспергирующей среде
3.2. Длина компрессии прямоугольных импульсов
3.3. Сравнение результатов расчета с экспериментом
3.3.1. Описание эксперимента
3.3.2. Исследование связи длины компрессии и дисперсии волны
3.3.3. Измерение коэффициента дисперсии среды с помощью эффекта компрессии импульса
3.4. Компрессия импульсов ПМСВ в ФДМ структуре
3.5. Поведение импульса в “ближней” зоне
3.6. Оценка длины формирования солитона с помощью эффекта компрессии
3.7. Выводы
ГЛАВА IV. ВЛИЯНИЕ НЕСОЛИТОННОЙ ВОЛНЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ СОЛИТОНА МСВ
4.1. Влияние несолитонной волны на солитон в бездиссипативном приближении
4.2. Оценка частоты осцилляций пиковой амплитуды
4.3. Влияние несолитонной волны в диссипативной среде
4.4. Особенности поведения солитона, определяемые несолитонной волной
4.5. Выбор оптимальных условий распространения солитона
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Одним из основных этапов развития электроники СВЧ стало использование в качестве волноведущей среды естественных периодических структур - кристаллических решеток. В твердом теле в зависимости от его характеристик, внешних условий и частоты возбуждения могут распространяться волны различных типов - электромагнитные, акустические, спиновые. Первые представляют собой обычные электромагнитные волны в среде, вторые - упругие волны смещения атомов в решетке кристалла, третьи - распространение возмущений прецессии магнитных моментов атомов в узлах кристаллической решетки в магнитоупорядоченных структурах. Спиновые волны можно условно разделить на дипольные и обменные. Они могут существовать в очень широком частотном диапазоне от единиц до сотен гигагерц. При малых значениях волнового числа (к < 104см~') обменное взаимодействие в большинстве случаев не играет существенной роли в формировании спектра волн, такие волны называют дипольными спиновыми или магнитостатическими волнами (МСВ). При больших значениях волнового числа влияние обменного взаимодействия существенно, и в твердом теле возбуждаются обменные спиновые волны.
Все эти волны могут взаимодействовать как между собой, так и с волнами в потоках носителей заряда в твердотельной плазме, что обеспечивает их взаимное преобразование и открывает возможности для создания устройств, управляющих амплитудой, фазой, временем задержки высокочастотного сигнала, т.е. устройств, используемых для обработки СВЧ сигнала. На поверхностных акустических волнах (ПАВ) в настоящее время разработан ряд устройств, например линии задержки, фильтры, резонаторы, корелляторы и конвольверы с малыми потерями, широкой полосой частот и большим динамическим диапазоном.

ГЛАВА II. СОЛИТОНЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛН В СТРУКТУРЕ ФЕРРИТ-ДИЭЛЕКТРИК-МЕТАЛЛ
2.1. Постановка задачи
Целью настоящей главы было исследование солитонов ПМСВ в ФДМ-структуре при параметрах задачи, соответствующих реальным экспериментальным параметрам. На рис. 2.1 приведены зависимости частоты 0), коэффициентов дисперсии /7 и нелинейности X от волнового числа к для двух значений диэлектрического зазора к, рассчитанные с помощью (1.7). Поскольку уравнение (1.7) имеет лишь качественное совпадение с экспериментально измеренной дисперсией рабочие частоты отличались от приведенных в таблице 1.1. При этом рабочие точки выбирались из соображений качественного соответствия экспериментальным - в длинноволновой части спектра так, что /7 < 0, между точкой /7 = 0 и частотой отсечки (точки А и С, рис. 2.1), точки В и Б выбирались так, чтобы коэффициент /7 был максимален, примерно посередине между точками /9 = 0 и точки Е и Б в коротковолновой части спектра соответствовали минимуму (3.
Следует отметить, что вблизи точек нулевой дисперсии /7 = 0, квадратичное приближение становиться недействительным и необходимо учитывать следующие члены в разложении (1.29). При этом в НУШ появляются члены с третьей (и выше) производными. Решение такой задачи не входило в рамки данной работы, поэтому рабочие точки А и С выбирались
О А / о о д2(0 О д3<у.
достаточно далеко от точек /7 = 0 (так, что /7 = /72 = —2- »ръ = —у)
Зк дк
таблице 2.1 приведены значения частот, волновых чисел и коэффициентов НУШ для каждой точки.
Поскольку критерий Лайтхилла выполняется только для В и Б, формирование солитонов можно ожидать только в этих точках, точки А, С, Е